CN111257224A - 一种透射式单色仪的光机模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种透射式单色仪的光机模块，属于光谱分析领域，其包括：狭缝、平面反射镜、准直反射镜、分光系统、反射物镜及探测器，平面反射镜呈倾斜放置，其中，所述狭缝用于使得激光源产生的混合光通过并到达平面反射镜，所述平面反射镜用于将光线反射到准直反射镜，准直反射镜用于将反射来的光准直形成平行光，分光系统用于将平行光进行分光，反射物镜用于将光进行汇聚并反射给探测器，探测器用于将拉曼光谱信号转为电信号。本发明还通过设置调节装置来对准直反射镜与反射物镜的镜片的方向和距离进行微调，使光学性能更佳，仪器性能更好。
Description
技术领域
本发明属于光谱分析领域，具体涉及一种拉曼光谱仪的光机模块，属于光谱分析仪器中的一类。
背景技术
拉曼光谱反映了被测物质的分子振动信息，属于物质的指纹光谱。在对物质的检测中，拉曼光谱技术具有检测时间短、准确度高、可透过透明或半透明包装测试、可测固态，液态，气态三种状态的物质、样品无需预处理等优点。现在的拉曼光谱技术应用的十分广泛，已经包括了药品、食品安全、化学物品、安检、文物鉴定、宝石鉴定等各个方面。
当激光透过被测物质时，其产生的拉曼光信号非常弱，因此对系统拉曼光信号的收集非常重要。虽然现在有表面增强拉曼光谱技术(SERS)等一些可将拉曼信号增强的技术，但是光谱仪本身对拉曼信号的精度、强度的收集仍然非常重要。
一般的拉曼光谱仪体积较大、操作复杂、价格昂贵，导致了其在现场检测的应用上收到了很大程度上的限制。近年来各公司都在大力研发便携式/手持式拉曼光谱仪，例如国外的必达泰克公司的ChemRam、GE公司的StreetLab Mobile、赛默飞的TruScan RM、瑞士万通的Mira DS等。国内的也有一些产品，如同方威视的RT6000S、卓立汉光的Finder Edge、简智的Easy-Raman、谱识科技的 PERS-F960等。
与本发明为同一申请人的专利，201910348044.6一种手持式拉曼光谱仪的光机模块为最接近的技术，激光器、拉曼探头、单色仪及其相关的结构，激光器：用于发射激励激光。激光器发出激光经镜片1准直后通过窄带滤波片到达二向色镜，二向色镜将激光反射至镜片2，聚焦于被测物表面，由于激光的激发所产生的散射光及反射的部分激光经过透镜2，到达二向色镜，二向色镜将所需拉曼光波长透过，再经高通滤波器透过纯度高的所需拉曼光，最后经镜片3 聚焦于光纤之中。所得的拉曼光经镜片4准直后在光栅处发生衍射，衍射光再经过镜片5，到达探测器，将得到的拉曼光谱信号转换成电信号。本专利在保证分辨率、整机大小等性能参数的前提下，使得最终测得的拉曼光谱的强度、纯度得到了提高。该技术的一致性没本发明的好，同时对杂散光的消除不是特别好，通过对光阑以及内部刻痕处理，使得杂散光更少。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种透射式单色仪的光机模块。
本发明的技术方案如下：
一种透射式单色仪的光机模块，其包括：狭缝(1)、平面反射镜(2)、准直反射镜(3)、分光系统(4)、反射物镜(5)及探测器(6)，平面反射镜(2) 呈倾斜放置，其中，所述狭缝(1)用于使得激发的拉曼光通过，作为成像的“物”，所述平面反射镜(2)用于将光线反射到准直反射镜(3)，准直反射镜(3)用于将反射来的光准直形成平行光，分光系统(4)用于将平行的混合光按波长进行分光，反射物镜(5)用于将按波长分散的光束会聚至探测器的探测面，探测器(6)用于将拉曼光谱信号转为电信号，所述狭缝(1)与平面反射镜(2)之间有一通孔作为光阑(71)，通孔的形状近似圆锥体，在通孔内壁上刻有刻痕，用于消除杂散光。
进一步的，所述狭缝(1)为一夹在凹槽与凸起之间的缝隙，放置狭缝(1) 的地方向内凹陷，固定狭缝的模块向外凸。
进一步的，所述在准直反射镜(3)与反射物镜(5)处分别设置有用于调节镜片的方向和距离的第一调节装置(31；32)和第二调节装置(51；52)，可实现对光路的微调。
进一步的，所述第一调节装置(31；32)和第二调节装置(51；52)均具有调节螺纹通孔，通过旋转螺纹来微调镜片的方向和距离。
进一步的，还包括设置于整个光学器件的表面的第一盖板，第一盖板上面放置电路板，电路板表面放置第二盖板。
进一步的，所述第一盖板尺寸刚好盖住整个光学系统，而且靠光路的一面刻有浅的刻痕，第二盖板与外壳无缝连接。
进一步的，所述分光系统(4)采用透射式全息光栅，镜片和光栅均采用环氧胶进行固化。
进一步的，光阑内侧(711)、光路槽(72)以及内壁(73)刻有浅刻痕。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明主要创新点为使用透射式全息光栅，增强一致性，光阑的处理、内部处理，减少杂散光；次要为狭缝安装(图4)，镜片调节装置、使用环氧树胶。
本发明旨在提供一种透射式拉曼光谱仪的关机模块，使得拉曼光谱模块的一致性更好，杂散光更低，振动、温度等外界条件对他的影响更低。
本次发明主要包括使用透射式全息光栅，使其模块的一致性更好。
在本次发明中，光阑设计为长孔式，减小杂散光。
在本次发明中，光阑内侧(711)和光路槽以及第一盖板1靠光路面都刻有很浅的刻痕，进一步消除杂散光。
在本次发明中，放置狭缝的地方向内凹陷，固定的模块向外凸，把狭缝片置于模块内部，减少外部光的干扰。
本次通过对透射式拉曼光谱仪的光机模块的改进，使用透射式全息光栅，使得其一致性更强；使用镜片调节系统对光路进行微调，使光学性能更佳，仪器性能更好；使用环氧胶来对镜片、光栅等进行固化，使其固化更劳，受温度、振动等环境因素的影响更小；使用双层盖板、长光阑、刻痕处理、黑化处理，对杂散光的消除效果更好。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例拉曼光谱仪模块的光路结构图；
图2是本发明提供的拉曼光谱仪模块的内部结构图；
图3是本发明提供的拉曼光谱仪模块的长光阑剖面图；
图4是本发明通过的拉曼光谱仪模块的入射狭缝处结构；
图5是本发明提供的拉曼光谱仪模块的盖板1；
图6是本发明提供的拉曼光谱仪模块的盖板2。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
如图1、2所示，一种透射式单色仪的光机模块，其包括：狭缝1、平面反射镜2、准直反射镜3、分光系统4、反射物镜5及探测器6，平面反射镜2呈倾斜放置，其中，所述狭缝1用于使得激光源产生的混合光通过并到达平面反射镜2，所述平面反射镜2用于将光线反射到准直反射镜3，准直反射镜3用于将反射来的光准直形成平行光，分光系统4用于将平行光进行分光，反射物镜5 用于将按波长分散的光束会聚至探测器的探测面，探测器6用于将拉曼光谱信号转为电信号。
优选的，如图2、3所示，所述狭缝1为一夹在凹槽与凸起之间的缝隙，放置狭缝1的地方向内凹陷，固定模块向外凸。
优选的，如图3、4所示，所述狭缝1与平面反射镜2之间有一通孔作为光阑71，通孔的形状近似圆锥体，在通孔内壁上刻有刻痕，用于消除杂散光。
优选的，如图1和2所示，所述在准直反射镜3与反射物镜5处分别设置有用于调节镜片的方向和距离的第一调节装置31；32和第二调节装置51；52，可实现对光路的微调。
优选的，所述第一调节装置31；32和第二调节装置51；52均具有调节螺纹通孔，通过旋转螺纹来微调镜片的方向和距离。
优选的，还包括设置于整个光学器件的表面的第一盖板，第一盖板上面放置电路板，电路板表面放置第二盖板。
优选的，所述第一盖板尺寸刚好盖住整个光学系统，而且靠光路的一面刻有浅的刻痕，第二盖板与外壳无缝连接。
优选的，所述分光系统4采用透射式全息光栅，镜片和光栅均采用环氧胶进行固化。
优选的，，光阑内侧711、光路槽72以及内壁73刻有浅刻痕。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (8)
1.一种透射式单色仪的光机模块，其特征在于，包括：狭缝(1)、平面反射镜(2)、准直反射镜(3)、分光系统(4)、反射物镜(5)及探测器(6)，平面反射镜(2)呈倾斜放置，其中，所述狭缝(1)用于使得激发的拉曼光通过，作为成像的“物”，所述平面反射镜(2)用于将光线反射到准直反射镜(3)，准直反射镜(3)用于将反射来的光准直形成平行光，分光系统(4)用于将平行的混合光按波长进行分光，反射物镜(5)用于将按波长分散的光束会聚至探测器的探测面，探测器(6)用于将拉曼光谱信号转为电信号，所述狭缝(1)与平面反射镜(2)之间有一通孔作为光阑(71)，通孔的形状近似圆锥体，在通孔内壁上刻有刻痕，用于消除杂散光。
2.根据权利要求1所述的一种透射式单色仪的光机模块，其特征在于，所述狭缝(1)为一夹在凹槽与凸起之间的缝隙，放置狭缝(1)的地方向内凹陷，固定狭缝的模块向外凸。
3.根据权利要求1所述的一种透射式单色仪的光机模块，其特征在于，所述在准直反射镜(3)与反射物镜(5)处分别设置有用于调节镜片的方向和距离的第一调节装置(31；32)和第二调节装置(51；52)，可实现对光路的微调。
4.根据权利要求3所述的一种透射式单色仪的光机模块，其特征在于，所述第一调节装置(31；32)和第二调节装置(51；52)均具有调节螺纹通孔，通过旋转螺纹来微调镜片的方向和距离。
5.根据权利要求4所述的一种透射式单色仪的光机模块，其特征在于，还包括设置于整个光学器件的表面的第一盖板，第一盖板上面放置电路板，电路板表面放置第二盖板。
6.根据权利要求5所述的一种透射式单色仪的光机模块，其特征在于，所述第一盖板尺寸刚好盖住整个光学系统，而且靠光路的一面刻有浅的刻痕，第二盖板与外壳无缝连接。
7.根据权利要求5所述的一种透射式单色仪的光机模块，其特征在于，所述分光系统(4)采用透射式全息光栅，镜片和光栅均采用环氧胶进行固化。
8.根据权利要求7所述的一种透射式单色仪的光机模块，其特征在于，光阑内侧(711)、光路槽(72)以及内壁(73)刻有浅刻痕。
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